JPS60209651A - ロケツトの推力制御装置 - Google Patents
ロケツトの推力制御装置Info
- Publication number
- JPS60209651A JPS60209651A JP6590984A JP6590984A JPS60209651A JP S60209651 A JPS60209651 A JP S60209651A JP 6590984 A JP6590984 A JP 6590984A JP 6590984 A JP6590984 A JP 6590984A JP S60209651 A JPS60209651 A JP S60209651A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- rocket
- disc
- disk
- nozzles
- thrust
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02K—JET-PROPULSION PLANTS
- F02K9/00—Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof
- F02K9/80—Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof characterised by thrust or thrust vector control
- F02K9/90—Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof characterised by thrust or thrust vector control using deflectors
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Testing Of Engines (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は特に固体ロケットにおいて推力の大きさあるい
は向きを、主に機械的手段を用いて制御するようにした
装置に関する。
は向きを、主に機械的手段を用いて制御するようにした
装置に関する。
従来斯かる装置としては例えば米国特許第３゜６０８
、３１２号公報に所載のものがある。この装置は推力の
大きさ制御に関するもので第１図はその概要を示す。同
図において、１は固体ロケット、２はそのノズル１．２
ａはノズルスロート、３はノズルスロートの前位に配置
固雉したスリーブ、４はこのスリーブに摺動可能に嵌装
したチェックバルブであって、スリーブ３お」：びチェ
ックバルブ４に内装した感圧駆動機構を用いて、２点鎖
示の如く、チェックバルブ４をノズルスロート２ａの方
へ進出さぜることによシ、燃焼ガス流を絞って推力を制
御するものである。
、３１２号公報に所載のものがある。この装置は推力の
大きさ制御に関するもので第１図はその概要を示す。同
図において、１は固体ロケット、２はそのノズル１．２
ａはノズルスロート、３はノズルスロートの前位に配置
固雉したスリーブ、４はこのスリーブに摺動可能に嵌装
したチェックバルブであって、スリーブ３お」：びチェ
ックバルブ４に内装した感圧駆動機構を用いて、２点鎖
示の如く、チェックバルブ４をノズルスロート２ａの方
へ進出さぜることによシ、燃焼ガス流を絞って推力を制
御するものである。
また従来推力の向きを制御する装置としてはジェットタ
ブ方式のものが一般に知られているほか、米国特許第３
，７４３，１８４号公報には、ノズルスロートの内周面
から半径方向に４板のグレートを適宜に出没させること
によシ、燃焼ガス流を絞ったり、偏向させたりする装置
が示されている。
ブ方式のものが一般に知られているほか、米国特許第３
，７４３，１８４号公報には、ノズルスロートの内周面
から半径方向に４板のグレートを適宜に出没させること
によシ、燃焼ガス流を絞ったり、偏向させたりする装置
が示されている。
ところで斯かる従来の装置は、その信仰要素がたえず高
温高速の燃焼ガス流に曝きれるため、これらを長期間燃
焼するロケットに適用しようとするときは、熱負荷が大
きすぎて機構的、材質的に難問が生じてくるのである。
温高速の燃焼ガス流に曝きれるため、これらを長期間燃
焼するロケットに適用しようとするときは、熱負荷が大
きすぎて機構的、材質的に難問が生じてくるのである。
そこで本発明の課題は、熱的影響を受けることの少い制
御装置を得ることにある。
御装置を得ることにある。
この課題達成のため本発明は、先づロケットモータとし
て３個、４個、・・・等の複数ノズルを機軸に関して点
対称的に配設した公知のものを採択して、 （１）機軸を中心に回動可能としたディスクをノズルの
各開口端面に密接ないしは近接して配置し、 （２） このディスクには複数個所の所定回動位置にお
いてそれぞれあらかじめ選択したノズルの開口に臨みう
る透窓を開設し、 （３） またこのディスクの外方に該ディスクを回転駆
動する駆動装置を附設し、 （４） この駆動装置を制御器からの指令に応答させる
ことにより前記ディスクを一つの前記所定回動位置まで
駆動するようにした。
て３個、４個、・・・等の複数ノズルを機軸に関して点
対称的に配設した公知のものを採択して、 （１）機軸を中心に回動可能としたディスクをノズルの
各開口端面に密接ないしは近接して配置し、 （２） このディスクには複数個所の所定回動位置にお
いてそれぞれあらかじめ選択したノズルの開口に臨みう
る透窓を開設し、 （３） またこのディスクの外方に該ディスクを回転駆
動する駆動装置を附設し、 （４） この駆動装置を制御器からの指令に応答させる
ことにより前記ディスクを一つの前記所定回動位置まで
駆動するようにした。
ものである。
以下ｌ実施例を説明する。
第２図および第３図において、１１はロケットモータの
モーターセル、１１ａはその内面インシュレータ、１２
は固体推進薬グレイン、１３はモーターセル１１の後部
クロージャ、１３ａはその内面インシュレータ、１４は
機軸と同心にしてクロージャ１３から後方へ突出させた
断面コ字形の環状突起、１４ａはこの突起の後端面を形
成する耐食層、例えばセラミック層、１５はこの後端面
に開口させた８個ノズルであって、第３図に示すように
８個のノズル１５ａないし１５ｈは機軸と同心の同一ピ
ッチ円上に等角度関係で配設しである。
モーターセル、１１ａはその内面インシュレータ、１２
は固体推進薬グレイン、１３はモーターセル１１の後部
クロージャ、１３ａはその内面インシュレータ、１４は
機軸と同心にしてクロージャ１３から後方へ突出させた
断面コ字形の環状突起、１４ａはこの突起の後端面を形
成する耐食層、例えばセラミック層、１５はこの後端面
に開口させた８個ノズルであって、第３図に示すように
８個のノズル１５ａないし１５ｈは機軸と同心の同一ピ
ッチ円上に等角度関係で配設しである。
２０はり四−ジャ１３の機軸上に螺着したスタンド、２
２は円盤状のディスクで、ディスク２２はこり、！ニス
ｆｉッド２０との間に構成したラジアル・スラストボー
ルベアリング２１によって回動可能に支持しである。２
３は突起１４に対応させてこのディスクに形成した環状
溝、２３ａはこの環状溝の底面を形成するセラミック層
で、環状溝２３の底面と環状突起１４の前記後端面（ノ
ズルの開口端面）とは摺動可能に密接さ４せるか、偉小
な隙間を隔てて近接させる。２４および２５は環状突起
１４と環状溝２３との間をガスシールするための例えば
ピストンリング様のシールリングである。
２は円盤状のディスクで、ディスク２２はこり、！ニス
ｆｉッド２０との間に構成したラジアル・スラストボー
ルベアリング２１によって回動可能に支持しである。２
３は突起１４に対応させてこのディスクに形成した環状
溝、２３ａはこの環状溝の底面を形成するセラミック層
で、環状溝２３の底面と環状突起１４の前記後端面（ノ
ズルの開口端面）とは摺動可能に密接さ４せるか、偉小
な隙間を隔てて近接させる。２４および２５は環状突起
１４と環状溝２３との間をガスシールするための例えば
ピストンリング様のシールリングである。
２６はディスク２２に開設した透窓で、第３図に示す如
く６つの透窓２６ａないし２６ｆをノズル１５ａないし
１５ｈの配設ピッチ円上に形成してあって、第４図はこ
れらの位相関係説明図である。
く６つの透窓２６ａないし２６ｆをノズル１５ａないし
１５ｈの配設ピッチ円上に形成してあって、第４図はこ
れらの位相関係説明図である。
先づ実施例のロケットは常時は４個のノズルを用いるの
であって、この常用ノズルとして１５ａ。
であって、この常用ノズルとして１５ａ。
１５ｅおよび１５ｃ、１５ｇの２対を選択する。そして
推力制御に際しては８個全数あるいは、１対のノズル１
５ｃ、１５ｇをそれぞれの場合において選択する。
推力制御に際しては８個全数あるいは、１対のノズル１
５ｃ、１５ｇをそれぞれの場合において選択する。
いま第４図において時組回りに計った角度を＋、反時計
回シのそれな・−で表わせば、透窓２６ａと２６ｄ １
９それぞれノズル１５ａと１５ｅの位相から−１５°の
範囲にわたる円弧状、透窓２６ｃと２６ｆはそれぞれノ
ズル１５ｃと１５ｇのところから＋３０＆−１５０にわ
たる円弧状、また透窓２６ｂと２６ｅはそれぞれノズル
１５ｂと１５ｆから−１５０の位相にある円形である。
回シのそれな・−で表わせば、透窓２６ａと２６ｄ １
９それぞれノズル１５ａと１５ｅの位相から−１５°の
範囲にわたる円弧状、透窓２６ｃと２６ｆはそれぞれノ
ズル１５ｃと１５ｇのところから＋３０＆−１５０にわ
たる円弧状、また透窓２６ｂと２６ｅはそれぞれノズル
１５ｂと１５ｆから−１５０の位相にある円形である。
よって図示の中立位置では透窓が前記常用ノズル１５ａ
、、 １５ｅおよび１５ｃ ＋ １５ｇに臨んでこれら
を開放し、ディスク２２を＋１５０回動するとノズル全
数が１・た−１５°回動すると前記１対のノズル１５ｃ
ｓ １５ｇだけがそれぞれ開放される。
、、 １５ｅおよび１５ｃ ＋ １５ｇに臨んでこれら
を開放し、ディスク２２を＋１５０回動するとノズル全
数が１・た−１５°回動すると前記１対のノズル１５ｃ
ｓ １５ｇだけがそれぞれ開放される。
第５図は別の態様の説明図であって、こあ例のものは常
用ノズルを１５ａ、１５ｅ、１５ｃ、１５ｇの４個とし
て、制御に際してはこれらのうち３個づつを選択するよ
うにしたものである。同図の位相関係から明らかなよう
に、図示の中立位置では４個のノズルが開放してこれら
が常用され、ディスク２２を＋１５ ｏ、 ＋３００．
−１５°、−：ｉｏＯノ順に回動すると、ノズルは１５
ｇＺ １５ａ ｅ １５ｃ 、１５ｅの順に閉止される
。
用ノズルを１５ａ、１５ｅ、１５ｃ、１５ｇの４個とし
て、制御に際してはこれらのうち３個づつを選択するよ
うにしたものである。同図の位相関係から明らかなよう
に、図示の中立位置では４個のノズルが開放してこれら
が常用され、ディスク２２を＋１５ ｏ、 ＋３００．
−１５°、−：ｉｏＯノ順に回動すると、ノズルは１５
ｇＺ １５ａ ｅ １５ｃ 、１５ｅの順に閉止される
。
すなわち第４図はノズルを点対称的に選択して推力の大
きさを制御する場合を、また第５図は非対称的に選択し
て推力の向きを制御する場合をそれぞれ例示するもので
、ノズルの数や配置態様、およびディスクの回動角を適
宜に選定すればこれら制御の組合せが可能である。
きさを制御する場合を、また第５図は非対称的に選択し
て推力の向きを制御する場合をそれぞれ例示するもので
、ノズルの数や配置態様、およびディスクの回動角を適
宜に選定すればこれら制御の組合せが可能である。
第２図に戻シ、３０はディスク２２を回転駆動するため
の駆動装置、例えば変速ギヤリング付きの直流モータで
、前記ベアリング２１のレース２１ａと最終段の変速ギ
ヤとをノックビン３１を用いて連結したのちスタンド２
０に螺着３２シ、レース２１ａとディスク２２とにノッ
クビン３３を打込んで一体化することによシ直流モータ
３０の回転がディスク２２に伝えられる。
の駆動装置、例えば変速ギヤリング付きの直流モータで
、前記ベアリング２１のレース２１ａと最終段の変速ギ
ヤとをノックビン３１を用いて連結したのちスタンド２
０に螺着３２シ、レース２１ａとディスク２２とにノッ
クビン３３を打込んで一体化することによシ直流モータ
３０の回転がディスク２２に伝えられる。
４１はクロージャ１３とディスク２２との間に配装した
回転角度検出器、例えばポテンショメータ、３５は直流
モータ３０の保護カバー、３６はポテンショメータと直
流モータとのリード線で、リード線３６はモーターセル
１１に附設したケーブルトンネル（図示せず）を通して
ロケット中胴部に内装した制御器に接続される。
回転角度検出器、例えばポテンショメータ、３５は直流
モータ３０の保護カバー、３６はポテンショメータと直
流モータとのリード線で、リード線３６はモーターセル
１１に附設したケーブルトンネル（図示せず）を通して
ロケット中胴部に内装した制御器に接続される。
第６図はこの制御器４０の一例を示すもので、４２はロ
ケットの加速度な検出する加速度計、４３は演算器、４
４は電源バッテリ、４５はサーボアンプ、３０および４
１は前記の直流モータおよびボテ −ンショメータであ
る。
ケットの加速度な検出する加速度計、４３は演算器、４
４は電源バッテリ、４５はサーボアンプ、３０および４
１は前記の直流モータおよびボテ −ンショメータであ
る。
実施例は以上の如くであつ−Ｃ１ロケットの噴進中加速
度計４２が常時加速度を検出してその値を演算器４３に
送信する。演算器４３はこの値にもとづいて速度を算出
し、そのｎ田値と予定速度との間に偏差があるとき、あ
るいは地上等から制御指令Ｓを受けたとき、これらにエ
ムじてディスク゛２２に附する回転角度を演算する。サ
ーボアンプ４５はこの演ｎ結釆）上宿［１］シで直流モ
ータ３０へ回数指令を発信する。よって直流モータ３０
はこの指令に応答してディスク２２を回転駆動し、その
回転角度をポテンショメータ４１で検出しての如く選択
したノズルの開［］に透窓を１才せるのである。
度計４２が常時加速度を検出してその値を演算器４３に
送信する。演算器４３はこの値にもとづいて速度を算出
し、そのｎ田値と予定速度との間に偏差があるとき、あ
るいは地上等から制御指令Ｓを受けたとき、これらにエ
ムじてディスク゛２２に附する回転角度を演算する。サ
ーボアンプ４５はこの演ｎ結釆）上宿［１］シで直流モ
ータ３０へ回数指令を発信する。よって直流モータ３０
はこの指令に応答してディスク２２を回転駆動し、その
回転角度をポテンショメータ４１で検出しての如く選択
したノズルの開［］に透窓を１才せるのである。
ここで推進薬グレイン１２の燃焼面、積が不変であると
して次の基礎式から第４図の場合の推力推 力 Ｆ＝Ｃ
Ｆ ＠ ＰＣ＠ Ａｔ ここで ＫＮ（面積比）＝Ａｂ／Ａｔ Ａｂは前記燃焼面積、Ａｔはノズルスロートの全面積、
ｎは推進薬の圧力指数（ｎ指数）、ＣＦはノズル形状に
よって定まる常数（推力係数）いまｎ指数を０，４（コ
ンポジット系推進薬における平均的値）に設定し、ノズ
ルを８個、４個、２個と選択した場合、すなわちスロー
ト面積Ａｔ比が２ ： ｔ −／２の場合の推力Ｆ比を
上式から計算すると０．６ ： １ ： １．６となる
。しかして、対称位置にある各対のノズル間でスロート
面積を相違させることによｐＡｔ比を変更しうるからＦ
比は所望に応じて適宜に選定しうるものである。
して次の基礎式から第４図の場合の推力推 力 Ｆ＝Ｃ
Ｆ ＠ ＰＣ＠ Ａｔ ここで ＫＮ（面積比）＝Ａｂ／Ａｔ Ａｂは前記燃焼面積、Ａｔはノズルスロートの全面積、
ｎは推進薬の圧力指数（ｎ指数）、ＣＦはノズル形状に
よって定まる常数（推力係数）いまｎ指数を０，４（コ
ンポジット系推進薬における平均的値）に設定し、ノズ
ルを８個、４個、２個と選択した場合、すなわちスロー
ト面積Ａｔ比が２ ： ｔ −／２の場合の推力Ｆ比を
上式から計算すると０．６ ： １ ： １．６となる
。しかして、対称位置にある各対のノズル間でスロート
面積を相違させることによｐＡｔ比を変更しうるからＦ
比は所望に応じて適宜に選定しうるものである。
次に選択切換に際しては該当ノズルを速かに全開あるい
は全閉させるべく検討の結果、この切換所要時間を約０
．２秒以内に設定すれば過渡現象のロケット性能への影
響が無視できるとの結論を得た。
は全閉させるべく検討の結果、この切換所要時間を約０
．２秒以内に設定すれば過渡現象のロケット性能への影
響が無視できるとの結論を得た。
この結論忙もとづき直流モータの出力容量を試算すると
、ノズルスロート面積１ａ１１前記ピツチ円の径１０国
、燃焼圧力５０ｋｆｆ／ｍ、摩擦係数０．２、ディスク
回動角４５ｏ１切換所要時間０．２ｓｅｃ 、とした場
合、要求出力は約１５０ Ｗである。
、ノズルスロート面積１ａ１１前記ピツチ円の径１０国
、燃焼圧力５０ｋｆｆ／ｍ、摩擦係数０．２、ディスク
回動角４５ｏ１切換所要時間０．２ｓｅｃ 、とした場
合、要求出力は約１５０ Ｗである。
すなわち少容量の駆動装置および電源で足りることとな
シ、また環状突起１４と環状溝２３との間に前記僅少な
隙間を与えて閉止ノズルから開放ノズルへのガス流の薄
膜を形成するようにすれば、摩擦係数が減少することで
更に出力容量を少くすることができる。
シ、また環状突起１４と環状溝２３との間に前記僅少な
隙間を与えて閉止ノズルから開放ノズルへのガス流の薄
膜を形成するようにすれば、摩擦係数が減少することで
更に出力容量を少くすることができる。
尚前記セラミック層１４ａおよび２３ａは、上記のガス
流による侵食を防止して回転の円滑性を確保するための
ものである。
流による侵食を防止して回転の円滑性を確保するための
ものである。
以上説明したように本発明によれば、駆動装置と共に推
力制御要素としてのディスクをロケット後端の比較的低
温部に設けることができ、かつ、このディスクが高温高
速ガス流に触れるのけ前記選択切換の過渡期のみである
から熱的影響を受けることが極めて少い。したがって高
い信頼性のもとに長期間にわたっての推力制御を営ませ
ることができる。
力制御要素としてのディスクをロケット後端の比較的低
温部に設けることができ、かつ、このディスクが高温高
速ガス流に触れるのけ前記選択切換の過渡期のみである
から熱的影響を受けることが極めて少い。したがって高
い信頼性のもとに長期間にわたっての推力制御を営ませ
ることができる。
第１図は従来装置の説明図、第２図ないし第６図は本発
明の実施例を示す図面で、第２図は要部断面図、第３図
は第２図の■親端面図、第４図および第５図はそれぞれ
ノズルと透窓との関係説明図、第６図は制御器のブロッ
ク図である。 １５・・・ノズル ２２・・・ディスク２６・・・透窓
３０・・・駆動装置 ４０・・・制御器 特許出願人 日産自動車株式会社 第３図 第４図 第５図 第６図
明の実施例を示す図面で、第２図は要部断面図、第３図
は第２図の■親端面図、第４図および第５図はそれぞれ
ノズルと透窓との関係説明図、第６図は制御器のブロッ
ク図である。 １５・・・ノズル ２２・・・ディスク２６・・・透窓
３０・・・駆動装置 ４０・・・制御器 特許出願人 日産自動車株式会社 第３図 第４図 第５図 第６図
Claims (1)
- 複数のノズルを機軸に関して点対称的に配設したロケッ
トモータに対し、機軸を中心に回動可能としたディスク
を前記ノズルの各開口端面に密接ないしは近接して配置
し、このディスクには複数個所の所定回動位置において
それぞれあらかじめ選択したノズルの開口に臨みうる透
窓を開設し、またこのディスクの外方に該ディスクを回
転駆動する駆動装置を附設し、この駆動装置を制御器か
らの指令に応答させることによシ前記ディスクを一つの
前記所定回動位置まで駆動するようにしたロケットの推
力制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6590984A JPS60209651A (ja) | 1984-04-04 | 1984-04-04 | ロケツトの推力制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6590984A JPS60209651A (ja) | 1984-04-04 | 1984-04-04 | ロケツトの推力制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60209651A true JPS60209651A (ja) | 1985-10-22 |
Family
ID=13300556
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6590984A Pending JPS60209651A (ja) | 1984-04-04 | 1984-04-04 | ロケツトの推力制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60209651A (ja) |
-
1984
- 1984-04-04 JP JP6590984A patent/JPS60209651A/ja active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2227840C2 (ru) | Способ и система управления поворотным соплом | |
| US6269627B1 (en) | Rapid thrust response control logic for shaft-driven lift fan STOVL engine | |
| US7364115B2 (en) | System and method for controlling engine RPM of a ducted fan aircraft | |
| US6270037B1 (en) | Rapid response attitude control logic for shaft-driven lift fan STOVL engine | |
| RU2000110119A (ru) | Система управления поворотным соплом | |
| US5265826A (en) | Helicopter engine control having lateral cyclic pitch anticipation | |
| JPH0532197B2 (ja) | ||
| US4534699A (en) | Coal fired turbine | |
| GB1484683A (en) | Variable pitch fans for turbofan engines | |
| CA1039658A (en) | Actuating mechanism for gas turbine engine nozzles | |
| US4186616A (en) | Variable speed transmission systems | |
| CA2096331A1 (en) | Variations for transmissions of the toroidal-race rolling-traction type | |
| JPS60209651A (ja) | ロケツトの推力制御装置 | |
| US4281559A (en) | Variable speed transmission systems | |
| US20210324756A1 (en) | Model-based rotor speed keep out zone control | |
| JPS6153270B2 (ja) | ||
| US6646242B2 (en) | Rotational canted-joint missile control system | |
| US4222702A (en) | Deceleration sensitive air tool shutoff | |
| JPS58128503A (ja) | 水圧弁制御兼フイ−ドバツク装置 | |
| CA1140366A (en) | Counterbalancing system for nutational traction drive transmissions | |
| US8092149B2 (en) | Impeller arrangement | |
| SE439665B (sv) | Kuggvexelmekanism for intermittent rorelse | |
| US2231343A (en) | Aerodynamic means for braking aircraft | |
| JP2566750B2 (ja) | 油圧ポンプ駆動用エンジンの制御方法 | |
| US1331313A (en) | Steam-turbine |